Let’s Look Up

Die bislang genaueste Studie geht davon aus, dass täglich mehr als 14 Tonnen Weltraumstaub und sandkorngroße Partikel auf die Erde herabregnen. Diese Partikel sind so klein, dass wir davon nichts mitbekommen.

Schätzungsweise alle zehn Tage tritt ein Himmelskörper in die Atmosphäre ein, der einen Meter oder mehr misst. Gefährlich ist auch das nicht: In dieser Größenordnung verglühen Himmelskörper beim Eintritt in die Atmosphäre meist vollständig, was einen spektakulären Feuerball erzeugt, aber kaum oder keinen Schaden hinterlässt – so wie am 13. Februar über dem Ärmelkanal:

Im Abstand von etwa zehn Jahren trifft ein Himmelskörper die Erde, der groß genug ist, um leichte Schäden anzurichten. Bei einer Größe von 10 Metern oder mehr sehen wir nicht nur einen sehr hellen Feuerball, sondern hören auch einen lauten Überschallknall. Zudem können Fensterscheiben brechen – so wie 2013 im russischen Tscheljabinsk:

Im Abstand von etwa 1.000 Jahren trifft ein Himmelskörper in der Größenordnung 50 Meter die Erde. Ein Himmelskörper dieser Größe explodierte auch 1908 über dem sibirischen Tunguska – und entwurzelte dort auf einer Fläche von 20 Quadratkilometern etwa 60 Millionen Bäume:

Um die Erde kreisen schätzungsweise 25.000 Himmelskörper, die einen Durchmesser von 140 Metern oder mehr haben. Bei dieser Größe hinterlässt ein Einschlag bereits einen beachtlichen Krater, der je nach Beschaffenheit des Asteroiden bis zu zwei Kilometer messen kann. Die Druckwelle breitet sich Hunderte Kilometer aus – und hinterlässt vor allem im direkten Umkreis der Einschlagsregion verheerende Verwüstungen. Die gute Nachricht: Himmelskörper dieser Größe kreuzen die Erd-Umlaufbahn nur alle 20.000 Jahre – und mittlerweile wissen wir, dass die Menschheit sie abwehren kann (mehr dazu am Ende dieses Beitrags).

Noch seltener treffen Asteroiden die Erde, die groß genug sind, um unsere Zivilisation ernsthaft zu bedrohen. Solche Ereignisse passieren nur im Abstand von 600.000 bis 700.000 Jahren, schätzen Wissenschaftler*innen. Die Nasa vermutet, dass Asteroiden ab einem Durchmesser von einem Kilometer globale Folgen haben.

Zum Vergleich: Der Himmelskörper, der vor 66 Millionen Jahren im Norden der mexikanischen Halbinsel Yucatán eingeschlagen ist und mutmaßlich zum Aussterben der Dinosaurier geführt hat, hatte einen Durchmesser von mehr als zehn Kilometern.

Wie wahrscheinlich ist ein Asteroiden-Einschlag in den kommenden Jahren – auch in Deutschland?  

Tatsächlich sind 2023 bereits mehrere Meteoriten in Deutschland eingeschlagen – in Elmshorn, in Schleswig-Holstein.

Was unterscheidet Asteroiden, Kometen und Meteoriten? Klicken Sie für eine kurze Begriffserklärung auf das entsprechende Wort.

Dass in der näheren Zukunft ein größerer Asteroid Deutschland trifft, ist dagegen sehr unwahrscheinlich. Weltweit fahnden Raumfahrtagenturen und Forschende nach erdnahen Asteroiden und Kometen. Mehr als 90 Prozent der erdnahen Himmelskörper mit einer Größe von mehr als einem Kilometer konnten so bereits erfasst werden:

Eine konkrete Gefahr für die Menschheit geht nach derzeitigem Stand von keinem der entdeckten Asteroiden aus. Asteroid „Bennu“, der derzeit die Risikolisten der Raumfahrtagenturen Esa und Nasa anführt, schlägt beispielsweise frühestens im Jahr 2178 ein. Dass er wirklich einschlägt, ist extrem unwahrscheinlich. Laut Nasa, die den Asteroiden mit einer eigenen Mission genau untersucht hat, beträgt die Chance 1:1.750.

Allerdings haben Forschende allein 2023 bereits mehr als 1.500 neue erdnahe Asteroiden entdeckt. Die Entdeckung potenziell gefährlicherer Himmelskörper als „Bennu“ ist also durchaus möglich. Und nicht jeder Asteroid wird rechtzeitig entdeckt.

„Wir können Asteroiden nur bei Nacht beobachten“, erklärt Asteroiden-Forscherin Katharina Otto vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. „Wenn sich Einschlagskörper aus Richtung der Sonne nähern, ist es extrem schwierig, sie zu entdecken.“ Ein gutes Beispiel dafür sei der Asteroid, der 2013 über der russischen Millionenstadt Tscheljabinsk explodiert ist. „Der Einschlag hat alle überrascht“, sagt Otto.

Im ersten Szenario orientieren wir uns an dem Asteroiden, der 2013 in Tscheljabinsk eingeschlagen ist. Wie verheerend ein Einschlag ist, hängt immer von mehreren Faktoren ab, sagen Robert Luther und Katharina Otto. „Es gibt poröse Asteroiden, die nur ein bisschen schwerer als Wasser sind, die beim Eintritt in die Atmosphäre meist verglühen. Es gibt aber auch sehr eisen- oder steinreiche Asteroiden. Bei einer hohen Dichte verglühen bereits kleine Asteroiden nicht vollständig“, sagt Otto.

Die Asteroiden in unseren Szenarien haben alle eine Dichte von 3.060 Kilogramm pro Kubikmeter, was einem steinreichen Himmelskörper entspricht – und schlagen mit einer Geschwindigkeit von 72.000 Kilometern pro Stunde und in einem Winkel von 45 Grad ein.

P/P0: Gesamtdruck, normalisiert auf Normaldruck
KPa: Kilopascal

Der 20 Meter große Asteroid explodiert in 18 Kilometern Höhe über der Mitte Deutschlands – und erzeugt dabei eine Druckwelle, die sich etwa 60 bis 65 Kilometer ausbreitet. Durch den Überdruck können – ähnlich wie in Tscheljabinsk – vor allem im Zentrum des Explosionsbereichs Fenster bersten, was zu Verletzungen führen kann. Kleine Gesteinsbrocken können als Meteoriten auf der Erde einschlagen. Neben dem Überdruck löst die Explosion auch Wind aus, wobei die Böen mit etwa 36 Kilometern pro Stunde zu schwach sind, um Schäden anzurichten.

Im zweiten Szenario orientieren wir uns an dem Himmelskörper, der 1908 über Tunguska explodiert ist – und auf einer Fläche von 2.000 Quadratkilometern schätzungsweise 60 Millionen Bäume entwurzelt hat.

Der 50 Meter große Asteroid explodiert in etwa 10 Kilometern Höhe. Ein Krater bildet sich auch hier nicht. Aber der Überdruck ist so groß, dass Windgeschwindigkeiten von bis zu 144 Kilometern pro Stunde in einem Radius von etwa 17 Kilometern Bäume entwurzeln, Holzhäuser zerstören, Dächer abdecken und lose Gegenstände zu gefährlichen Geschossen machen. Wer sich hier aufhält, schwebt in akuter Lebensgefahr.

Mit größerem Abstand nehmen Überdruck und Windgeschwindigkeiten ab. Aber selbst in 100 bis 150 Kilometern Entfernung sind Effekte wie bei Tscheljabinsk zu erwarten – also splitternde Fenstergläser.

Um in fast ganz Deutschland spürbar zu sein, müsste ein Asteroid in etwa so groß sein wie „Dimorphos“. Der Himmelskörper ist das Ziel der „Dart“-Mission gewesen, bei der die Nasa erstmals einen Asteroiden gezielt mit einem Satelliten bombardiert und ihn so aus seiner Flugbahn geworfen hat.

Ein 150-Meter-Asteroid hätte einen zwei Kilometer großen Krater zur Folge, dessen unmittelbare Nähe vom ausgeworfenen Gestein überdeckt wäre. In diesem Bereich stünde nichts mehr. In einem Umkreis von bis zu 35 Kilometern sind Überdruck und Windgeschwindigkeiten so hoch, dass Bäume umknicken und Gebäude je nach Beschaffenheit zerstört werden.

Selbst im 170 Kilometer entfernten Frankfurt am Main wäre die Druckwelle noch so stark, dass Fenster zersplittern können. Im 250 Kilometer entfernten Berlin sind Fensterbrüche zwar noch möglich, aber unwahrscheinlich.

Der größte Asteroid oder Komet, der unseres Wissens jemals in Deutschland einschlug, war etwa zehnmal so groß wie „Dimorphos“. Vor ungefähr 15 Millionen Jahren schuf er in Bayern das „Nördlinger Ries“, einen Krater von etwa 25 Kilometern Durchmesser, der noch heute sichtbar ist.

Warum sind solche Szenarien wichtig?

„Anlass zur Sorge besteht für uns nicht“, betont Modellierer Robert Luther. Dennoch: „Irgendwann wird wieder ein Asteroid die Erde treffen.“ Vor allem kleinere Asteroiden würden möglicherweise erst kurz vor ihrem Einschlag entdeckt. „Deshalb sind unsere Simulationen so wichtig“, sagt Luther. „Um schnell die Gefahren abschätzen zu können – und geeignete Maßnahmen einzuleiten.“

Für diese Maßnahmen ist Richard Moissl verantwortlich. Er leitet bei der Europäischen Raumfahrtagentur das Planetary Defence Office, also die planetare Verteidigung. Wenn ein Asteroiden-Einschlag bestätigt wird, muss er rasch handeln. „Unser Mandat ist, die politischen Entscheidungsträger und die Katastrophenschutzbehörden darüber aufzuklären, mit welcher Wahrscheinlichkeit welcher Schaden wo eintreten kann.“ Mit der Software des Berliner Naturkundemuseums gelingt das. „Da können wir sehr genau abschätzen, in welchem Gebiet welcher Schaden zu erwarten ist.“

Wie würde die planetare Verteidigung im Ernstfall aussehen?

Das hängt von unzähligen Faktoren ab, sagt Moissl. Wie viel Zeit bleibt bis zum Einschlag? Wie groß ist der Asteroid? Wie ist er zusammengesetzt? Lässt sich der genaue Einschlagsort berechnen?

Im Idealfall sind die wichtigsten Faktoren mindestens drei Wochen vor einem Einschlag bekannt, sagt Moissl, um Politik wie Katastrophenschutz genügend Vorlauf zu geben. Das sei das Ziel der Esa.

Im ersten Szenario, bei einer Größe wie Tscheljabinsk 2013, ist noch mit vergleichsweise geringen Schäden zu rechnen. „Das wäre für den Katastrophenschutz wie eine allgemeine Naturkatastrophe, nur mit exakter Vorhersage-Möglichkeit“, sagt Moissl. Der Zivilschutz könnte die Bevölkerung sehr genau informieren, wann eine Gefahr durch splitternde Fenster bestehe.

Bereits im zweiten Szenario, sagt Moissl, bei einer Größe von 50 Metern, würde dagegen über weltraumbasierte Gegenmaßnahmen nachgedacht werden. „Das ist ganz einfach eine wirtschaftliche Rechnung“, sagt Moissl. „Wenn Sie sich anschauen, welche Folgen der Barringer-Einschlag in Arizona oder auch Tunguska für das Umland hatten, und das auf ein bewohntes Gebiet übertragen: Selbst wenn Sie es schaffen, alle Menschen und Tiere aus dem Gebiet zu evakuieren, ist der Sachschaden wahrscheinlich so hoch, dass eine Weltraummission günstiger wäre.“

Aktuell kosteten kleinere Weltraummissionen noch in etwa 250 Millionen Euro, sagt Moissl, große könnten bis zu einer Milliarde Euro kosten. Eine gewaltige Summe zwar, im Vergleich zu den – auch indirekten – Schadenssummen von Naturkatastrophen jedoch verschwindend gering. Die Flutschäden im Juli 2021 etwa haben nach einer Analyse des Schweizer Prognos-Instituts Schäden in Höhe von 40,5 Milliarden Euro angerichtet.

Lassen sich Asteroiden-Einschläge denn so einfach verhindern?

„Dank ‚Dart‘ wissen wir, dass wir die Technologie dazu haben“, sagt Esa-Experte Moissl. Bei der Mission hat die Nasa den Asteroiden „Dimorphos“ mit einer Sonde beschossen – und die Umlaufbahn des Himmelskörpers dadurch stärker verändert als angenommen. „Das ist wirklich historisch“, betont Moissl. „Wir haben als Menschheit nun ein Werkzeug zur planetaren Verteidigung – das ist kaum zu überschätzen.“

Mit der „Hera“-Mission will die Esa ab Oktober 2024 herausfinden, wie genau der Einschlag der „Dart“-Sonde „Dimorphos“ verändert hat, wie groß der Krater ist und wie sich der Asteroid zusammensetzt. „Mit diesen Daten wissen wir, warum ‚Dart‘ genau diesen Effekt hatte – und können dann viel besser voraussagen, wie man andere Asteroiden ablenken müsste. ‚Hera‘ macht aus dem Werkzeug praktisch ein Schweizer Messer, das sich für alles Mögliche einsetzen lassen wird.“

Auch wenn kein bekannter Asteroid der Erde in den nächsten 100 Jahren gefährlich wird: Früher oder später könnte dieses Schweizer Messer nicht nur eine regionale Naturkatastrophe verhindern, sondern vielleicht sogar einen Einschlag, der die Existenz der Menschheit gefährden könnte.

Wo soll die planetare Verteidigung noch besser werden?

Weltweit fahnden Raumfahrtagenturen weiter nach noch unentdeckten Asteroiden, um mögliche Gefahren frühzeitig zu erkennen. Die technischen Möglichkeiten, sagt Moissl, würden dabei immer besser. Noch genauere und lichtempfindlichere Teleskope könnten noch mehr Himmelskörper entdecken, erklärt der planetare Verteidiger.

Zudem soll ein Frühwarnsystem aufgebaut werden, das gefährliche Asteroiden aus dem inneren Sonnensystem rechtzeitig entdecken soll. „Simulationen zeigen, dass wir mit einem Weltraum-Teleskop, das den Orbit scannt, Tscheljabinsk rechtzeitig hätten vorhersagen können“, sagt Moissl. „2013 hatten wir keine Chance, Tscheljabinsk kommen zu sehen. Heute, 2023, haben wir sie auch nicht. Aber 2033 sind wir hoffentlich so weit.“